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Available water capacity from a multidisciplinary and multiscale viewpoint. A review
Agronomy for Sustainable Development ( IF 6.4 ) Pub Date : 2022-05-23 , DOI: 10.1007/s13593-022-00774-8
Isabelle Cousin , Samuel Buis , Philippe Lagacherie , Claude Doussan , Christine Le Bas , Martine Guérif

Soil–plant–atmosphere models and certain land surface models usually require information about the ability of soils to store and release water. Thus, a critical soil parameter for such reservoir-like models is the available water capacity (AWC), which is usually recognized as the most influential parameter when modeling water transfer. AWC does not have a single definition despite its wide use by scientists in research models, by regional managers as land-management tools and by farmers as decision-aid tools. Methods used to estimate AWC are also diverse, including laboratory measurements of soil samples, field monitoring, use of pedotransfer functions, and inverse modeling of soil-vegetation models. However, the resulting estimates differ and, depending on the method and scale, may have high uncertainty. Here, we review the many definitions of AWC, as well as soil and soil–plant approaches used to estimate it from local to larger spatial scales. We focus especially on the limits and uncertainties of each method. We demonstrate that in soil science, AWC represents a capacity—the size of the water reservoir that plants can use—whereas in agronomy, it represents an ability—the quantity of water that a plant can withdraw from the soil. We claim that the two approaches should be hybridized to improve the definitions and estimates of AWC. We also recommend future directions: (i) adapt pedotransfer functions to provide information about plants, (ii) integrate newly available information from soil mapping in spatial inverse-modeling applications, and (iii) integrate model-inversion results into methods for digital soil mapping.



中文翻译:

从多学科和多尺度的角度来看可用水容量。回顾

土壤-植物-大气模型和某些地表模型通常需要有关土壤储存和释放水分能力的信息。因此,这种类似水库的模型的一个关键土壤参数是可用水容量 (AWC),它通常被认为是在模拟输水时最有影响的参数。尽管 AWC 在研究模型中被科学家广泛使用,被区域管理者用作土地管理工具,被农民用作决策辅助工具,但它并没有一个单一的定义。用于估计 AWC 的方法也多种多样,包括土壤样品的实验室测量、现场监测、土壤传递函数的使用以及土壤植被模型的逆向建模。然而,由此产生的估计会有所不同,并且根据方法和规模的不同,可能具有很高的不确定性。这里,我们回顾了 AWC 的许多定义,以及用于从局部到更大空间尺度估计它的土壤和土壤-植物方法。我们特别关注每种方法的局限性和不确定性。我们证明,在土壤科学中,AWC 代表一种能力——植物可以使用的水库的大小——而在农学中,它代表一种能力——植物可以从土壤中提取的水量。我们声称这两种方法应该混合起来以改进 AWC 的定义和估计。我们还建议未来的方向:(i) 调整 pedotransfer 函数以提供有关植物的信息,(ii) 将来自土壤测绘的新可用信息整合到空间反演建模应用程序中,以及 (iii) 将模型反演结果整合到数字土壤测绘方法中. 以及用于从局部到更大空间尺度估计它的土壤和土壤植物方法。我们特别关注每种方法的局限性和不确定性。我们证明,在土壤科学中,AWC 代表一种能力——植物可以使用的水库的大小——而在农学中,它代表一种能力——植物可以从土壤中提取的水量。我们声称这两种方法应该混合起来以改进 AWC 的定义和估计。我们还建议未来的方向:(i) 调整 pedotransfer 函数以提供有关植物的信息,(ii) 将来自土壤测绘的新可用信息整合到空间反演建模应用程序中,以及 (iii) 将模型反演结果整合到数字土壤测绘方法中. 以及用于从局部到更大空间尺度估计它的土壤和土壤植物方法。我们特别关注每种方法的局限性和不确定性。我们证明,在土壤科学中,AWC 代表一种能力——植物可以使用的水库的大小——而在农学中,它代表一种能力——植物可以从土壤中提取的水量。我们声称这两种方法应该混合起来以改进 AWC 的定义和估计。我们还建议未来的方向:(i) 调整 pedotransfer 函数以提供有关植物的信息,(ii) 将来自土壤测绘的新可用信息整合到空间反演建模应用程序中,以及 (iii) 将模型反演结果整合到数字土壤测绘方法中. 我们特别关注每种方法的局限性和不确定性。我们证明,在土壤科学中,AWC 代表一种能力——植物可以使用的水库的大小——而在农学中,它代表一种能力——植物可以从土壤中提取的水量。我们声称这两种方法应该混合起来以改进 AWC 的定义和估计。我们还建议未来的方向:(i) 调整 pedotransfer 函数以提供有关植物的信息,(ii) 将来自土壤测绘的新可用信息整合到空间反演建模应用程序中,以及 (iii) 将模型反演结果整合到数字土壤测绘方法中. 我们特别关注每种方法的局限性和不确定性。我们证明,在土壤科学中,AWC 代表一种能力——植物可以使用的水库的大小——而在农学中,它代表一种能力——植物可以从土壤中提取的水量。我们声称这两种方法应该混合起来以改进 AWC 的定义和估计。我们还建议未来的方向:(i) 调整 pedotransfer 函数以提供有关植物的信息,(ii) 将来自土壤测绘的新可用信息整合到空间反演建模应用程序中,以及 (iii) 将模型反演结果整合到数字土壤测绘方法中. AWC 代表一种能力——植物可以使用的水库的大小——而在农学中,它代表一种能力——植物可以从土壤中提取的水量。我们声称这两种方法应该混合起来以改进 AWC 的定义和估计。我们还建议未来的方向:(i) 调整 pedotransfer 函数以提供有关植物的信息,(ii) 将来自土壤测绘的新可用信息整合到空间反演建模应用程序中,以及 (iii) 将模型反演结果整合到数字土壤测绘方法中. AWC 代表一种能力——植物可以使用的水库的大小——而在农学中,它代表一种能力——植物可以从土壤中提取的水量。我们声称这两种方法应该混合起来以改进 AWC 的定义和估计。我们还建议未来的方向:(i) 调整 pedotransfer 函数以提供有关植物的信息,(ii) 将来自土壤测绘的新可用信息整合到空间反演建模应用程序中,以及 (iii) 将模型反演结果整合到数字土壤测绘方法中.

更新日期:2022-05-24
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